DE3019811C2 - Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abflußsteuerogan für einen Schmelzofen, mit einer doppelwandigen, wassergekühlten Abflußbuchse für das Schmelzgut mit Anschlußstutzen für den Wassereinlaß- und auslaß.

Bei Schmelzofen, die mit hoher Temperatur, die bis zu 1600° C reichen kann, betrieben werden, wie sie für das Erschmelzen von Schlacke oder anderer schmelzbarer Oxidverbindungen von Metallen/Nichtmetallen verwendet werden, ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem gesteuerten Abfluß einer solchen Hochtemoeraturschmelze.

Kühlt die Schmelze im Schmelzofen in der Nachbarschaft einer Abflußöffnung ab, so erfolgt ihre zumindest teilweise Verfestigung; die dabei verfestigte Schlacke muß weggebrochen werden, bevor die Schmelze wieder durch die Abflußöffnung abströmen kann. Dies ist außerordentlich aufwendig und kann in einigen Fällen sogar gefährlich sein.

Wird ein elektrischer Schmelzofen verwendet no ergeben sich eine Reihe von Vorteilen hinsichtlich der

ίο Verminderung der Umweltbelastung und ferner ein erheblich saubererer Betrieb. Verwendet man einen elektrischen Schmelzofen in der kontinuierlichen Produktion, so weist dieser ein Schmelzbad im unteren Ofenbereich auf. Es ist anzustreben, die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze beim Abfluß genau zu regulieren.

Dabei ist darauf zu achten, daß die Schmelze nicht so weit abgeschreckt wird, daß sie sich teilweise verfestigt Aus der US-PS 12 02 837 sind Abflußöffnungen eines

Schmelzofens bekannt, durch die doppelwandige wassergekühlte Abflußbuchsen für das Schmelzgut mit Anschlußstutzen für den Wassereinlaß- und -auslaß gebildet werden. An eine Beeinflussung des Schmelzflusses im Abflußbereich des Schmelzofens ist hier nicht gedacht Aucii aus der US-PS 27 90 019 ist ein Schmelzofen bekannt, der doppelwandige, wassergekühlte Abflußbuchsen für das Schmelzgut mit Anschlußstutzen für den Wassereinlaß- und -auslaß aufweist. Hier ist bereits an eine Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit des Schmelzgutes gedacht worden, denn die Abflußbuchsen sind als Elektroden ausgebildet. Durch eine Änderung des Stromflusses zwischen den Elektroden will man die Viskosität des im Bereich der Abflußöffnung befindlichen Schmelzflusses beeinflussen. Der bekannte Schmelzofen eignet sich jedoch weniger für eine kontinuierliche Produktion einer Schmelze, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von Mineralfasern erforderlich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen zu schaffen, mit dem die Abfluß- und Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze unter kontinuierlichen Produktionsbedingungen genau regulierbar ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an der Abflußbuchse in kohlenstoffhaltiges Teil abgestützt ist, das von einem Strömungskanal für das Schmelzgut durchsetzt ist und daß ein wassergekühltes Schließteil, bestehend aus einer inneren Piatte, die an der äußeren Stirnfläche des kohlenstoffhaltigen Teiles anliegt, einer äußeren Platte, einem äußeren Umfangsrohr, und einem Einlaßrohr, das den Strömungskanal bildet, sowie aus einem Wassereinlaß und einem Wasserauslaß über eine Lagerplatte mit einer Führungsund Steuereinrichtung verbunden ist.
Der vom Erfinder eingeschlagene Weg unterscheidet sich von dem bekannten durch einen Verzicht auf die Anwendung einer zusätzlichen Aufheizung des Schmelzgutes im Ausflußbereich. Die Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit des Schmelzgutes geschieht hier ausschließlich mit Hilfe der Konstruktion der Abflußbuchse in Kombination mit dem Schließteil, welches zwischen einer vollgeöffneten und einer vollgeschlossenen Stellung beweglich ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Schmelzabflußgeschwindigkeit unter kontinuierlichen Produktionsbedingungen genau reguliert werden kann.

Das kohlenstoffhaltige Teil, welches an der Abflußbuchse abgestützt ist, wird durch die wassergekühlte Abflußbuchse gekühlt, so daß sich deren Abbrand ver-

mindert Sollte sie aber durch einen, durch die Schmelze verursachten Abrieb im Laufe des Betriebes des Schmelzofens beschädigt worden sein, so ist sie einfach und ohne hohe Kosten zu ersetzen. Die Abflußbuchse selbst hat eine große Lebensdauer, da sie infolge der niedrigen Temperatur nicht oxidationsanfällig ist und weil infolge der niedrigen Temperatur ein Teil der Schmelze abgeschreckt wird, der dann als Schmelzmantel dient.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergehen sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispie'en anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen. Es zeigt

F i g. 1 schematisch vereinfacht, einen Schmelzofen mit einem erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgan,

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung einen Axialschnitt durch das Steuerorgan des Schmelzofens gemäß F i g. 1 nach Linie 2-2 in F i g. 3,

Fig.3 eine Stirnansicht des Abflußsteue.organs gemäß F ig. 2,

F i g. 4 eine Draufsicht auf das Abflußsteuerorgan gemäß den F i g. 2 und 3, wobei ein Teil der F i g. 4 gemäß Linie 4-4 in F i g. 3 geschnitten dargestellt ist,

F i g. 5 eine F i g. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgans, bei dem das kohlenstoffhaltige Teil eine Ringscheibe aus Kohlenstoff ist, und

F i g. 6 eine wiederum andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgans in einer Darstellung gemäß den F i g. 2 oder 5.

Zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgans in den F i g. 1 bis 4 ist in F i g. 1 ein elektrischer Schmelzofen (10) veranschaulicht, mit einer Bodenwand (11) aus feuerfestem Material und einer Seitenwand (11) aus Flußstahl, wobei zwischen dem oberen und dem unteren Rand der Seitenwand (11) aus Flußstahl eine Öffnung vorgesehen ist, die von einer Flanschverstärkung (12) (vergleiche F i g. 4) umgeben ist.

Weiterhin ist eine wassergekühlte Abflußbuchse (13) vorgesehen, die bei dieser Ausführungsform aus rostfreiem Stahl besteht, der besser als viele andere Materialien den extrem hohen Temperaturen im Schmelzofen widerstehen kann, wobei die Abflußbuchse (13) einen Umfangsflansch (14) bestitzt, der über Bolzen mit der Flanschverstärkung (12) am Umfang der Öffnung der Seitenwand (11) des Schmelzofens (10) verbunden ist. Die Abflußbuchse (13) umfaßt eine Innenwand und eine Außenwand, zwischen denen Kühlwasser (15) vorgesehen ist, für das ein Wassereinlaß (16) und ein Wasserauslaß (17) in Form von Anschlußstutzen vorgesehen sind. Die Abflußbuchse (13) ist mit einem kohlenstoffhaltigen Teil (18) in Form einer Auskleidung versehen. Das kohlenstoffhaltige Teil (18) weist einen Schaftbereich (19) auf, der sich in den Innenraum der Abflußbuchse (13) erstreckt, und einen vergrößerten Kopf (20), der an der Außenoberflächc der Abflußbuchse (13) anliegt. Das kohlenstoffhaltige Teil (18) weist ferner einen Strömungskanal (21) auf, der sich durch das kohlenstoffhaltige Teil (18) hindurch erstreckt.

Ein in der Stirnansicht kreisförmiges Schließteil (22) besteht aus einer inneren Platte (23), die an der äußeren Stirnfläche des kohlenstoffhaltigen Teiles (18) anliegt, einer äußeren Platte (24), einem äußeren Umfangsrohr (25), einem Einlaßrohr (26), das einen Strömungskanal bildet, und einem Wassereinlaß (28) und einem Wasserauslaß (29) in der Form von Anschlußstutzen, wobei die genannten Teile zusammen einen Wassermantel (27) bilden. Die Führungs- und Steuereinrichtung für das Schließteil (22) weist eine Lagerplatte (32) auf, deren Form in der aus Fig.3 ersichtlichen Weise langge-

streckt und mit einer mittleren Öffnung versehen ist, die dem Durchmesser des äußeren Umfangsrohres (25) entspricht bzw. diesen geringfügig übersteigt und mit diesem verschweißt ist Die Lagerplatte (32) ist an einem ihrer Enden am Flansch (14) der Abflußbuchse (13) aus rostfreiem Stahl angelenkt, wozu ein Schwenkzapfen

(33) vorgesehen ist während das andere Ende der Lagerplatte (32) einen bogenförmig verlaufenden Schlitz

(34) aufweist, der über einen Führungsstift (35) gleitet. Der Führungsstift (35) ist von einer Feder (36) umgeben, die einen im wesentlichen konstanten Druck auf die Lagerplatte (32) ausübt, um die innere Platte (23) des Schließteiles (22) in Flächenanlage mit der Stirnfläche des Kopfes (20) des kohlenstoffhaltigen Teiles (18) zu halten. Die Lagerplatte (32) ist über einen kurzen Gelenkhebel (38) an einem Steuerhebel (37) derart angelenkt, daß die Betätigung des Steuerhebels (37) das Schließteil (22) um den Schwenkzapfen (33) zwischen einer Offen- und einer Schließstellung bewegt, um so die wirksame Querschnittsfläche des Strömungskanais im kohlenstoffhaltigen Teil (18) einstellen zu können. Durch die Verwendung des hülsenförmigen kohlenstoffhaltigen Teiles (18) ist die Gefahr erheblich verringert, daß die Schmelze beim Austritt aus dem Schmelzofen (10) zu stark abkühlt, und durch Betätigung des Schließteiles (22) kann ein Ausgleich für Druckschwankungen, beispielsweise infolge unterschiedlicher Badhöhe oder aus sonstigen Gründen, erfolgen, da solche Druckschwankungen ohne Kompensation zu Änderungen der Ausströmgeschwindigkeit der Schmelze aus dem elektrischen Schmelzofen führen würden.

Die zweite Ausführungsform gemäß F i g. 5 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß F i g. 2 bis 4, so daß zur Vereinfachung des Verständnisses ebenso wie später auch bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 einander entsprechende Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Es ist wiederum eine wassergekühlte Abflußbuchse (13) vorgesehen, jedoch ist die Abflußbuchse (13) an ihrem äußeren Ende mit einem umlaufenden Rand (41) versehen, der am Außenumfang eines kohlenstoffhaltigen Abflußringes (42) in Kreisringform anliegt. Der kohlenstoffhaltige Abflußring (42) ist nach Art einer Unterlegscheibe geformt und liegt an der Stirnseite der Abflußbuchse (13) an. Die innere Wand der wassergekühlten Abflußbuchse (13) begrenzt einen mittleren Strömungskanal (43) für den Durchfluß der Schmelze, der mit dem mittleren Strömungskanal (21) durch den kohlenstoffhaltigen Abflußring (42) fluchtet
Am kohlenstoffhaltigen Abflußring (42) liegt die innere Piatte (23) des Schiießteiles (22) an, welches entsprechend der Ausführungsform gemäß den F i g. 2 bis 4 ausgebildet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 werden äußere und innere wassergekühlte Abflußbuchsen (13 und

44) aus rostfreiem Stahl verwendet, wobei ein kohlenstoffhaltiger Abflußring (42) von Kreisringform in einer ringförmigen Lagermulde sitzt, die an der Stirnseite der Abflußbuchse (44) ausgebildet ist

Bei allen Ausführungsformen durchströmt die aus dem Schmelzofen kommende Schlacke eine Öffnung im kohlenstoffhaltigen Teil. Obwohl kohlenstoffhaltige Teile schnell zerstört werden, wird die Zerstörungsgeschwindigkeit durch die Lagerung in wassergekühlten

Abflußbuchsen verringert. In jedem Falle ist der Kostenaufwand für das Auswechseln eines kohlenstoffhaltigen Teiles sehr gering und die Gefahr einer Verfestigung oder teilweisen Verfestigung der Schlacke im kohlenstoffhaltigen Teil wird wesentlich verringert.

Die kohlenstoffhaltigen Teile können aus Graphit oder einem anderen kohlenstoffhaltigen Material bestehen, welches der Wärme und dem Abrieb durch die Schlackenschmelze ohne übermäßig schnelle Zerstörung widerstehen kann. ι ο

Der Schmelzofen (10) ist an seiner Seitenwand (11) mit einer zweiten Abflußbuchse versehen, die im wesentlichen in der Ebene des Wannenbodens (11) liegt und ein Abstichloch beispielsweise für geschmolzenes Eisen bildet, welches sich im Herdbereich des Schmelzofens angesammelt hat und kontinuierlich oder periodisch entfernt werden muß.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen mit einer doppelwandigen, wassergekühlten Abflußbuchse für das Schmelzgut mit Anschlußstutzen für den Wassereinlaß und -auslaß, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abflußbuchse (13; 44) ein kohlenstoffhaltiges Teil (18; 42) abgestützt ist, das von einem Strömungskanal (21) für das Schmelzgut durchsetzt ist, und daß ein wassegekühltes Schließteil (22), bestehend aus einer inneren Platte (313), die an der äußeren Stirnfläche des kohlenstoffhaltigen Teiles anliegt, einer äußeren Platte (24), einem äußeren Umfangsrohr (25) und einem Einlaßrohr (26), das den Strömungskanal bildet, sowie aus einem Wassereinlaß (28) und einem Wasserauslaß (29) über ehie Lagerplatte (32) mit einer Führungsund Steuereinrichtung (33,34,35,37) verbunden ist

2. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Teil (18) als Auskleidung mit einem Schaftabschnitt (19), der im Inneren der Abflußbuchse (13) liegt, und mit einem vergrößerten Kopf (20) ausgebildet ist, der an der äußeren Stirnfläche der Abflußbuchse (13) anliegt.

3. Abflußsteuerorgan nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet daß die äußere Stirnfläche der Abflußbuchse (13; 44) einen umlaufenden, wulstartigen Rand (41) aufweist und daß das kohlenstoffhaltige Teil (42) als Kreisring ausgebildet ist, der an dieser Stirnfläche der Abflußbuchse (13; 44) anliegt und dessen Außenumfang an den Rand (41) angrenzt

4. Abflußsteuerorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des kohlenstoffhaltigen Teiles (18; 42) Kohlenstoff ist.

5. Abflußsteuerorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsund Steuereinrichtung (33, 34, 35, 37) einen Schwenkzapfen (33) aufweist, der gegenüber der Abflußbuchse (13) festgelegt ist und ein Ende der Lagerplatte (32) schwenkbar lagert, daß am anderen Ende der Lagerplatte (32) einen Schlitz (34) bildende Wände vorgesehen sind, und daß ein Führungsstift (35), der ebenfalls gegenüber der Abflußbuchse (13) festgelegt ist, sich durch den Schlitz (34) erstreckt.

6. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- und Steuereinrichtung (33, 34, 35, 37) eine Feder (36) auf dem Führungsstift (35) aufweist, welche auf die Lagerplatte (32) einen deren Bewegung behindernden Druck ausübt.